Πολυμερές συμπύκνωσης

Πολυμερή συμπύκνωσης (Condensation polymers) είναι οποιαδήποτε είδη πολυμερών που σχηματίζονται μέσω μιας αντίδρασης συμπύκνωσης—όπου τα μόρια ενώνονται μαζί—χάνοντας μικρά μόρια ως παραπροϊόντα όπως νερό ή μεθανόλη, που αντιπαραβάλλεται στα πολυμερή προσθήκης (addition polymers) που περιλαμβάνουν την αντίδραση ακόρεστων μονομερών (unsaturated monomers). Στα πολυμερή συμπύκνωσης περιλαμβάνονται τα πολυαμίδια (polyamides), οι πολυακετάλες (polyacetals) και οι πολυεστέρες (polyesters).

Ο πολυμερισμός συμπύκνωσης, μια μορφή του πολυμερισμού σταδιακής ανάπτυξης (step-growth polymerization), είναι μια διεργασία με την οποία δύο μόρια ενώνονται μαζί, καταλήγοντας στην απώλεια μικρών μορίων που συχνά είναι νερό. Ο τύπος του τελικού προϊόντος που έχει ως αποτέλεσμα έναν πολυμερισμό συμπύκνωσης εξαρτάται από τον αριθμό των ακραίων χαρακτηριστικών ομάδων του μονομερούς που μπορούν να αντιδράσουν.

Τα μονομερή με μόνο μια δραστική ομάδα τερματίζουν μια αναπτυσσόμενη αλυσίδα, και συνεπώς δίνουν τελικά προϊόντα με χαμηλότερη μοριακή μάζα. Τα γραμμικά πολυμερή δημιουργούνται χρησιμοποιώντας μονομερή με δύο δραστικές ακραίες ομάδες και τα μονομερή με περισσότερα από δύο ακραίες ομάδες δίνουν τρισδιάστατα πολυμερή που είναι διασταυρωμένα.

Η αφυδάτωση συχνά περιλαμβάνει την ένωση μονομερών με ένα -OH (υδροξύλιο) και ένα ελεύθερα ιονιζόμενο -Η σε οποιοδήποτε άκρο (όπως το υδρογόνο -NH₂ στο νάιλον ή τις πρωτεΐνες). Κανονικά, δύο ή περισσότερα διαφορετικά μονομερή χρησιμοποιούνται στην αντίδραση. Οι δεσμοί μεταξύ της υδροξυλομάδας, του ατόμου του υδρογόνου και των αντίστοιχων τους ατόμων σπάνε σχηματίζοντας νερό από το υδροξύλιο και το υδρογόνο, καθώς και το πολυμερές.

Ο πολυεστέρας δημιουργείται μέσω εστερικών δεσμών μεταξύ μονομερών, που περιλαμβάνει τις χαρακτηριστικές ομάδες καρβοξυλίου και υδροξυλίου (από μονομερή οργανικού οξέος και αλκοόλης).

Το νάιλον είναι ένα άλλο κοινό πολυμερές συμπύκνωσης. Μπορεί να κατασκευαστεί από την αντίδραση διαμινών με καρβοξυλικά παράγωγα. Σε αυτό το παράδειγμα το παράγωγο είναι ένα δικαρβοξυλικό οξύ, αλλά χρησιμοποιούνται επίσης διακυλοχλωρίδια (di-acyl chlorides). Μια άλλη χρησιμοποιούμενη προσέγγιση είναι η αντίδραση των μονομερών με δύο χαρακτηριστικές ομάδες (di-functional), με μια αμίνη και μια καρβοξυλική ομάδα στο ίδιο μόριο:

Γενική χημική δομή ενός τύπου πολυμερούς συμπύκνωσης

Τα καρβοξυλικά οξέα και οι αμίνες συνδέονται για να σχηματίσουν πεπτιδικούς δεσμούς, γνωστούς επίσης ως αμιδικές ομάδες. Οι πρωτεΐνες είναι πολυμερή συμπύκνωσης κατασκευασμένα από μονομερή αμινοξέων. Οι υδατάνθρακες είναι επίσης πολυμερή συμπύκνωσης κατασκευασμένα από μονομερή ζάχαρης όπως γλυκόζη (δηλαδή κυτταρίνη ή γλυκογόνο) και γαλακτόζη.

Ο πολυμερισμός συμπύκνωσης χρησιμοποιείται ευκαιριακά για να σχηματίσει απλούς υδρογονάνθρακες. Αυτή η μέθοδος, όμως, είναι ακριβή και αναποτελεσματική, έτσι χρησιμοποιείται γενικά το πολυμερές προσθήκης (addition polymer) του αιθενίου (πολυαιθυλένιο).

Τα πολυμερή συμπύκνωσης, αντίθετα με τα πολυμερή προσθήκης, μπορεί να είναι βιοδιασπάσιμα. Οι πεπτιδικοί ή εστερικοί δεσμοί μεταξύ μονομερών μπορεί να υδρολυθούν από καταλύτες οξέων ή βακτηριακά ένζυμα σπάζοντας την αλυσίδα του πολυμερούς σε μικρότερα τμήματα.